LM324的波形变换电路(DIY)

集成运放LM324的波形变换电路设计

一、设计目的

1、掌握LM324的应用

2、掌握三角波产生器、加法器、滤波器、比较器的设计

二、设计原理

1、原理：LM324内部包括有四个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。

2、LM324的特点：

1、内部频率补偿

2、直流电压增益高(约100dB)

3、单位增益频带宽(约1MHz)

4、电源电压范围宽：单电源(3—32V)、双电源(±1.5—±16V)

5、低功耗电流，适合于电池供电

6、低输入偏流、低输入失调电压和失调电流

7、共模输入电压范围宽，包括接地

8、差模输入电压范围宽，等于电源电压范围

9、输出电压摆幅大(0至VCC-1.5V)

3、LM324引脚图

4、LM324内部电路图

三、实验设备与器件

1、基本元件清单 LM324芯片、导线若干、铁丝、14脚插槽、二极管(IN4700A)

电阻： 680、1K 、2K 、3K 、10K 、47K 、20K 、30K 、100K 、1M 电位器 ：2K 、10K 、20K 、50K

电容：0.3uF 、0.001uF 、0.1uF 、10uF

电路板 1块

2、实验仪器

直流电源、双踪示波器、数字万用表、信号发生器。

四、设计要求

使用一片通用四运放芯片LM324组成电路框图见图1(a)，实现下述功能：

使用低频信号源产生)V (2sin 1.001t f u i π=，z f H 5000=的正弦波信号，加至加法器的输入端，加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号1o u ，1o u 如图1(b)所示，ms T 5.01=，允许1T 有±5%的误差。

(a)

(b)

图1 图中要求加法器的输出电压11210o i i u u u +=。2i u 经选频滤波器滤除1o u 频率分量，选出0f 信号为2o u ，2o u 为峰峰值等于9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。2o u 信号再经比较器后在1k Ω负载上得到峰峰值为2V 的输出电压3o u 。

电源只能选用+12V 和+5V 两种单电源，由稳压电源供给。不得使用额外电源和其它型号运算放大器。

要求预留1i u 、2i u 、1o u 、2o u 和3o u 的测试端子。

五、实验过程

1、根据题意设计出电路图；

2、运用protues 进行仿真看电路设计的是否有问题；

3、运用软件仿真是应改变电路中某些电阻值，由于实际电路所在环境有干扰和误差；

4、绘出实际电路模型后，再焊接电路板，这样易于检查错误；

5、正弦信号由信号发生器调试产生；

6、三角波发生器中调节RV1,RV2使电路产生峰峰值为4V,周期0.5ms 的三角波；

7、虑波器调节RV4和RV5使电路输出波形的频率达到正确值，RV6改变波形的

幅值使其峰峰值达到9V；

8、用示波器观察Uo3，调节电位器RV7，使输出的波形为峰—峰值2V的矩形波仿真电路图:

六、模块仿真结果

自激产生的三角波；（图中红线）

加法器输出的U i2(图中蓝线)

1i 1O 8

710987)561(u R R R R R R R R u ⋅++⋅+=∥∥

U02与U01算法相同

UO =UO1+UO2 =4.5V 。

虑波器输出的U o2（图中黄线）

压控电压源二阶低通滤波器

p 20p ]3[ j )(1f f A f f A A u u u -+-= RC f π21-=调节R5、R1、R4使电路达到预期效果

比较器输出的U

（图中绿线）

o3

(1)写出 Up、Un的表达式，令Up＝ Un，求解出的 Ui即为Ut；

(2)根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平；

(3)根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入端决定输出电压的跃变方向

(a)Up> Un时，Uo＝＋Uom (b)Up< Un时，Uo＝－Uom

由于设计中有两个阈值电压Ut-和Ut+，从而得到正弦波信号

七、测试结果

端测试的波形如图1、正弦波发生器的U

i1

2、三角波发生器的U

端测试的波形如图

o1

3、加法器的U

端测试的波形如图

i2

4、滤波器的U

端测试的波形如图

o2

5、比较器的U

端测试的波形如图

o3

八、我们的板子（正面）

（反面）

九、实验总结

设计始终围绕通用的四运放芯片展开，电路中多采用借鉴相关的功能的电路，根据原理公式计算出需要的参数值并运用于电路。将各个设计的模块组合实现总的功能。设计过程中遇到了很多的问题，遇到问题后便要不断的收集资料，不断的分析，尝试怎样去解决问题。采取那种方法更好，能够更有效的解决出现的问题。在我们拿到课程设计的题目时，首先采取的是仿真电路，但结果并不是满意，实际电路中的数据和仿真过程有很大的差别，不断的调整电路最终解决问题。

通过这几天的共同努力，互相帮助，我们学到了很多有关项目的基础任务；a.焊接的方法和技巧；首先是看原理图，考虑好后把核心元件LM324摆放好，分块焊

接，先焊三角波部分、加法器部分、滤波部分和比较器部分，为了能让电路少走弯